JP2000329940A - 偏光部材及び光学部材 - Google Patents

偏光部材及び光学部材

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JP2000329940A JP11143493A JP14349399A JP2000329940A JP 2000329940 A JP2000329940 A JP 2000329940A JP 11143493 A JP11143493 A JP 11143493A JP 14349399 A JP14349399 A JP 14349399A JP 2000329940 A JP2000329940 A JP 2000329940A
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polarizing
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登志雄 中島
Kaoru Aizawa
馨 相澤
Yasushi Inoue
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄型軽量性と組立効率に優れる高輝度な液晶
表示装置等を形成しうる偏光部材及び光学部材の開発。 【解決手段】 錐体状の多数の微小突起（１４）を形成
した透明保護層（１３）を偏光フィルム（１１）の少な
くとも片面に有する偏光部材（１）、及びその偏光部材
と、位相差フィルム又は輝度向上フィルムの一方又は両
方との積層体からなる光学部材。 【効果】 偏光フィルムの透明保護層がその錐体状の微
小突起に基づいて光路制御機能を示し、偏光フィルムを
透過した光を正面方向に効率よく集光して輝度に優れる
液晶表示装置等を形成でき、従来の導光板上等に配置す
る集光シートを不要化できて薄型軽量性や組立効率に優
れる装置ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、薄型軽量で高輝度の液晶
表示装置等を組立効率よく形成しうる偏光部材及び光学
部材に関する。
【０００２】
【発明の背景】従来、バックライト等を形成する導光板
の上にプリズムシートからなる集光シートを配置して出
射光の光路を制御し正面（垂直）方向の輝度を向上させ
た液晶表示装置が知られていた。しかしながら、集光シ
ートの配置で嵩高くなると共に、その配置工程を要して
装置の組立効率が低下する問題点があった。液晶表示装
置は、その多分野への普及に伴いその利点を活かして益
々の薄型軽量化が強く望まれている。
【０００３】
【発明の技術的課題】本発明は、薄型軽量性と組立効率
に優れる高輝度な液晶表示装置等を形成しうる偏光部材
及び光学部材の開発を課題とする。
【０００４】
【課題の解決手段】本発明は、錐体状の多数の微小突起
を形成した透明保護層を偏光フィルムの少なくとも片面
に有することを特徴とする偏光部材、及びその偏光部材
と、位相差フィルム又は輝度向上フィルムの一方又は両
方との積層体からなることを特徴とする光学部材を提供
するものである。
【０００５】
【発明の効果】本発明によれば、偏光フィルムの透明保
護層がその錐体状の微小突起に基づいて光路制御機能を
示し、偏光フィルムを透過した光を正面方向に効率よく
集光して輝度に優れる液晶表示装置等を形成することが
できる。その結果、従来の導光板上等に配置する集光シ
ートを不要化できて薄型軽量性や組立効率に優れる装置
とすることができる。
【０００６】
【発明の実施形態】本発明による偏光部材は、錐体状の
多数の微小突起を形成した透明保護層を偏光フィルムの
少なくとも片面に有するものからなり、光学部材は、そ
の偏光部材と、位相差フィルム又は輝度向上フィルムの
一方又は両方との積層体からなる。その偏光部材の例を
図１に、光学部材の例を図２に示した。１１が偏光フィ
ルム、１３，１５が透明保護層、１４がその微小突起
で、１がその全体としての偏光部材であり、３が位相差
フィルム又は輝度向上フィルムである。なお１２，２は
接着層である。
【０００７】偏光フィルムとしては、所定偏光軸の直線
偏光を透過して他の光は吸収する適宜なものを用いるこ
とができ、その種類について特に限定はない。ちなみに
その例としては、ポリビニルアルコール系フィルムや部
分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチ
レン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルムの如き
親水性高分子フィルムにヨウ素及び／又は二色性染料を
吸着させて延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水
処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物の如きポリエン
配向フィルムなどがあげられる。偏光フィルムの厚さは
通例５〜８０μmであるが、これに限定されない。
【０００８】偏光部材は、偏光フィルムの片面又は両面
に透明保護層を設けることにより形成され、かつ少なく
ともその片面の透明保護層が図例の如く錐体状の多数の
微小突起１４を有するものとして形成される。その微小
突起を有する透明保護層は、例えば図例の如くポリマー
シート１３の片面又は両面に、そのシートを形成するポ
リマーにて同体に形成された錐体状の多数の微小突起１
４を有する光路制御シートなどにて効率よく形成するこ
とができる。
【０００９】前記した錐体状の微小突起が偏光フィルム
を透過した光の光路を制御してその透過光を正面方向に
集光させる機能を発揮するものである。かかる微小突起
は、例えば三角錐や四角錐、あるいはその他の多角錐や
円錐などの如く適宜な底面形状を有するものであってよ
い。
【００１０】前記の微小突起は、薄型化や光透過率など
の点よりその底面面積に基づいて小さいほど好ましく、
０．２５mm２以下、就中０．０４mm２以下、特に０．０
１mm ２以下であることが好ましい。かかる微小な突起の
形成は、例えば半導体チップの形成に準じたフォトリソ
グラフィーによるエッチング方式を適用してシリコンウ
エハ等に当該微小突起の雌型（凹型）を形成し、それを
成形型に用いてその凹型突起をポリマーシートに転写し
凸型の微小突起を有する形態のシートを形成する方法な
どにより効率よく行うことができる。
【００１１】前記のフォトリソグラフィーによるエッチ
ング方式を適用する方式は、微小な突起の形成性に加え
て微小突起の配置位置や底面面積に基づく占有率の制御
性に優れる点なども有しており、本発明においては集光
効率等の点より微小突起がその底面面積の合計に基づき
透明保護層の片面において１０〜１００％占有すること
が好ましい。
【００１２】光路制御シートの片面又は両面における錐
体状の微小突起は、その同面において又は表裏面におい
てその底面の面積又は形状を略同じくする微小突起の組
合せからなっていてもよいし、底面の面積又は形状が相
違する微小突起の組合せからなっていてもよい。
【００１３】また光路の制御方向に関係する錐体の底辺
と頂点がなす角については、正面方向への集光性等の点
より四角錐からなる微小突起に基づいて５５±１０度の
範囲内にあることが好ましい。なお微小突起の錐形はそ
の頂点が明確であるほど光路の制御性等の点より好まし
いが、錐形の頂点が丸みを帯びたものや錐形が台形化し
たものなども許容される。
【００１４】前記の光路制御シートは、偏光フィルムの
片面又は両面に設けうるが、一般には図例の如く微小突
起１４を形成した側を外側にして偏光フィルム１１の片
面に設けられる。その場合、偏光フィルムの残る面には
必要に応じて図例の如く通例の透明保護層１５が設けら
れる。得られた偏光部材は通例、当該微小突起を有する
側が液晶表示装置の視認側となるように配置して実用に
供される。
【００１５】前記の光路制御シートからなる透明保護層
や通例の透明保護層は、偏光フィルムの耐水性の向上や
補強などの保護目的にても設けられるものである。その
形成には、適宜な透明ポリマーを用いうるが、特に透明
性や機械的強度、熱安定性や水分遮蔽性等に優れるポリ
マーが好ましく用いられる。
【００１６】ちなみに前記ポリマーの例としては、二酢
酸セルロースや三酢酸セルロースの如きセルロース系ポ
リマー、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナ
フタレートの如きポリエステル系ポリマー、ポリエーテ
ルスルホンやポリカーボネート、ポリアミドやポリイミ
ド、ポリオレフィンやアクリル系樹脂、あるいはアクリ
ル系やウレタン系、アクリルウレタン系やエポキシ系や
シリコーン系等の熱硬化型又は紫外線硬化型の樹脂など
があげられる。
【００１７】透明保護層は、ポリマー液の塗布方式やフ
ィルムないし光路制御シートとしたものの接着積層方式
などの適宜な方式で偏光フィルムに対して設けることが
できる。その厚さは、適宜に決定でき、一般には５００
μm以下、就中１〜３００μm、特に５〜２００μmとさ
れる。光路制御シートの場合も同様である。
【００１８】本発明による偏光部材は、図２に例示した
如く必要に応じ位相差フィルムや輝度向上フィルム等の
適宜な光学層３の１層又は２層以上と積層した光学部材
として実用に供することができる。図例の光学部材は、
偏光部材１に設けた粘着層２を介し位相差フィルム又は
輝度向上フィルムからなる光学層３を接着したものであ
る。
【００１９】前記の位相差フィルムとしては、液晶セル
による位相差の補償を目的としたものや１／２波長板又
は１／４波長板等の使用目的に応じた適宜な位相差を有
するものが用いられる。ちなみにその例としては、各種
ポリマーの延伸フィルム等からなる複屈折性フィルム、
ディスコチック系やネマチック系の如き液晶ポリマーの
配向フィルム、その配向液晶層をフィルム基材上に支持
したものなどがあげられる。その場合、配向液晶層を支
持するフィルム基材としては、セルロース系フィルムの
如く等方性に優れるものが好ましく用いうる。
【００２０】前記の複屈折性フィルムを形成するポリマ
ーは、例えばポリエチレンやポリプロピレン、ノルボル
ネン構造を有するポリオレフィンの如きオレフィン系ポ
リマー、ポリエステル系ポリマー、ポリメチルメタクリ
レートの如きアクリル系ポリマーやセルロース系ポリマ
ー、ポリアミドやポリイミド、ポリスルホンやポリエー
テルスルホン、ポリエーテルエーテルケトンやポリフェ
ニレンスルフィド、ポリビニルアルコールやポリ塩化ビ
ニル、ポリビニルブチレートやポリカーボネート、ポリ
スチレンやポリアリレート、ポリオキシメチレンなどの
適宜なものであってよい。
【００２１】就中、例えばポリエステル系ポリマーやポ
リエーテルエーテルケトンの如く結晶性に優れるポリマ
ーが好ましく用いうる。延伸フィルムは、一軸や二軸等
の適宜な方式で処理したものであってよい。また熱収縮
性フィルムとの接着下に収縮力又は／及び延伸力を付与
する方式などによりフィルムの厚さ方向の屈折率を制御
した複屈折性フィルムなどであってもよい。位相差フィ
ルムは、位相差等の光学特性の制御を目的に２層以上の
位相差層を積層したものであってもよい。
【００２２】一方、前記した輝度向上フィルムは、自然
光を入射させると所定偏光軸の直線偏光又は所定方向の
円偏光を反射し、他の光は透過する特性を示すものであ
り、偏光分離板などと称呼されることもある。かかる輝
度向上フィルムは、例えば液晶セルを透過した外光を反
射する反射層を兼ねた偏光板として用いて反射型液晶表
示装置の輝度を向上させうるものである。
【００２３】またバックライトを形成する面光源の上に
配置してそのバックライト光を入射させ、所定偏光状態
の透過光を得ると共に反射光を反射層等を介し反転させ
て輝度向上フィルムに再入射させ、その一部又は全部を
所定偏光状態の光として透過させて輝度向上フィルムを
透過する光の増量を図ると共に、吸収型偏光板に吸収さ
れにくい偏光を供給して液晶表示等に利用しうる光量の
増大を図ることにより透過型や反射透過両用型の液晶表
示装置等の輝度を向上させうるものである。
【００２４】従って輝度向上フィルムとしては、例えば
誘電体の多層薄膜や屈折率異方性が相違する薄膜フィル
ムの多層積層体の如き、所定偏光軸の直線偏光を透過し
て他の光は反射する特性を示すもの、コレステリック液
晶層、就中コレステリック液晶ポリマーの配向フィルム
やその配向液晶層をフィルム基材上に支持したものの如
き、左右一方の円偏光を反射して他の光は透過する特性
を示すものなどの適宜なものを用いうる。
【００２５】前記した所定偏光軸の直線偏光を透過する
タイプの輝度向上フィルムでは、その透過光をそのまま
吸収型偏光板に偏光軸を揃えて入射させることにより吸
収型偏光板による吸収ロスを抑制しつつ効率よく透過さ
せることができる。一方、コレステリック液晶層の如く
円偏光を透過するタイプの輝度向上フィルムでは、その
まま吸収型偏光板に入射させることもできるが、吸収ロ
スを抑制する点よりはその透過円偏光を位相差フィルム
を介し直線偏光化して吸収型偏光板に入射させることが
好ましい。ちなみにその位相差フィルムとして１／４波
長板を用いることにより、円偏光を直線偏光に変換する
ことができる。
【００２６】可視光域等の広い波長範囲で１／４波長板
として機能する位相差フィルムは、例えば波長５５０nm
の光等の単色光に対して１／４波長板として機能する位
相差層と他の位相差特性を示す位相差層、例えば１／２
波長板として機能する位相差層とを重畳する方式などに
より得ることができる。従って偏光部材と輝度向上フィ
ルムの間に配置する位相差フィルムは、１層又は２層以
上の位相差層からなるものであってもよい。
【００２７】なおコレステリック液晶層についても、反
射波長が相違するものの組合せにて２層又は３層以上重
畳した配置構造とすることにより、可視光域等の広い波
長範囲で円偏光を反射するものを得ることができ、それ
に基づいて広い波長範囲の透過円偏光を得ることができ
る。
【００２８】光学部材における偏光部材と１層又は２層
以上の光学層は、図２に例示の如く必要に応じ接着層２
を介して密着処理される。その接着層には適宜なものを
用いうるが一般には接着処理の簡便性や光学特性の熱的
安定性などの点より粘着層が好ましく用いうる。なお上
記した偏光部材における透明保護層も粘着層等の適宜な
接着層にて密着処理できるが、ポリビニルアルコール系
偏光フィルムの場合には、通例ポリビニルアルコール系
接着剤にて密着処理される。
【００２９】前記した粘着層の形成には、例えばアクリ
ル系重合体やシリコーン系ポリマー、ポリエステルやポ
リウレタン、ポリエーテルや合成ゴムなどの適宜なポリ
マーをベースポリマーとする粘着性物質や粘着剤などが
用いられる。就中、アクリル系粘着剤の如く光学的透明
性に優れ、適度な濡れ性と凝集性と接着性等の粘着特性
を示して、耐候性や耐熱性などに優れ、加熱や加湿の条
件下に浮きや剥がれ等の剥離問題を生じないものが好ま
しく用いうる。
【００３０】ちなみに前記アクリル系粘着剤の例として
は、メチル基やエチル基やブチル基等の炭素数が２０以
下のアルキル基を有する（メタ）アクリル酸のアルキル
エステルと、（メタ）アクリル酸や（メタ）アクリル酸
ヒドロキシエチル等の改良成分からなるアクリル系モノ
マーを、ガラス転移温度が０℃以下となる組合せにて共
重合してなる、重量平均分子量が１０万以上のアクリル
系重合体をベースポリマーとするものなどがあげられる
が、これに限定されない。
【００３１】粘着層は、偏光部材や光学層の片面又は両
面に設けて接着処理に供することができる。設ける粘着
層は、異なる組成又は種類等のものの重畳層であっても
よい。また両面に粘着層を設ける場合、偏光部材や光学
層の表裏において異なる組成又は種類等の粘着層であっ
てもよい。
【００３２】偏光部材や光学層への粘着層の付設は、適
宜な方式で行いうる。その例としては、例えばトルエン
や酢酸エチル等の適宜な溶剤の単独物又は混合物からな
る溶媒に粘着性物質ないしその組成物を溶解又は分散さ
せて１０〜４０重量％程度の粘着剤液を調製し、それを
流延方式や塗工方式等の適宜な展開方式で偏光部材や光
学層の上に直接付設する方式、あるいは前記に準じセパ
レータ上に粘着層を形成してそれを偏光部材や光学層の
上に移着する方式などがあげられる。
【００３３】粘着層の厚さは、接着力等に応じて適宜に
決定でき、一般には１〜５００μmとされる。粘着層
は、液晶セル等の被着体への接着を目的として、必要に
応じ偏光部材や光学層の外表面に設けることもできる。
粘着層が表面に露出する場合には、実用に供するまでの
間その表面をセパレータなどで仮着カバーしておくこと
が好ましい。
【００３４】なお粘着層は、必要に応じて例えば天然物
や合成物の樹脂類、就中、粘着性付与樹脂、ガラス繊維
やガラスビーズ、金属粉やその他の無機粉末等からなる
充填剤や顔料、着色剤や酸化防止剤などの適宜な添加剤
を含有していてもよい。また微粒子を含有して光拡散性
を示す粘着層であってもよい。
【００３５】本発明による偏光部材や光学部材は、液晶
表示装置等の各種の用途に用いることができる。液晶表
示装置は、本発明による偏光部材や光学部材を用いる点
を除いて特に限定はなく、従来に準じて形成することが
できる。従って例えば薄膜トランジスタ型に代表される
アクティブマトリクス駆動型のもの、ツイストネマチッ
ク型やスーパーツイストネマチック型に代表される単純
マトリクス駆動型のものなどの適宜なタイプの液晶セル
を使用して種々の液晶表示装置を形成することができ
る。
【００３６】また液晶表示装置の形成に際しては、例え
ば光拡散板やバックライトなどの適宜な部品を適宜な位
置に１層又は２層以上配置することができる。なおプリ
ズムアレイシートやレンズアレイシート等の集光シート
は、本発明による偏光部材や光学部材にて代替できるた
め省略してもよい。
【００３７】前記において本発明による偏光部材や光学
部材は、液晶セルの片側又は両側に配置しうるが、輝度
向上フィルムを有する光学部材は通例、液晶セルのバッ
クライト側等の視認背面側に配置される。また通例、微
小突起を有する透明保護層側が視認側となるように配置
される。さらに液晶セルの両側に偏光部材や光学部材を
設ける場合、それらは同じものであってもよいし、異な
るものであってもよい。
【００３８】
【実施例】実施例１ 厚さ０．２〜０．６mmのシリコンウエハの（１００）面
の両面に熱酸化にて厚さ約０．５μmの二酸化シリコン
膜を形成し、それをホトレジストマスクを介しエッチン
グ処理し、さらにそのエッチング処理した二酸化シリコ
ン膜をマスクに用いてシリコンウエハを異方性エッチン
グして（１１１）面に囲まれた四角錐の孔が縦横に多数
配列した状態の雌型を形成した。その四角錐孔は、頂角
が７０．５度で、底辺と頂点のなす角が５４．７５度で
あった。
【００３９】次に前記のシリコンウエハからなる雌型に
厚さ８０μmの三酢酸セルロース（ＴＡＣ）フィルムを
重ねて２５０℃で３０分間プレス処理し、頂角が略７
０．５度で一辺が３０μmの四角錐からなる微小突起が
縦横に整然と配列して底面面積に基づき３０％を占有す
る光路制御シートを得た。
【００４０】ついで前記の光路制御シートをその微小突
起形成面を外側にしてポリビニルアルコール系偏光フィ
ルムの片面にポリビニルアルコール系接着層を介し接着
し、偏光フィルムの他面に両面が平坦面からなるＴＡＣ
フィルムを同様に接着して偏光部材を得た。
【００４１】実施例２ 実施例１に準じて一辺が５０μmの四角錐からなる微小
突起が縦横に整然と配列して底面面積に基づき５０％を
占有する光路制御シートを得、それを用いて偏光部材を
得た。
【００４２】実施例３ 実施例１に準じて一辺が５０μmの四角錐からなる微小
突起が縦横に整然と配列して底面面積に基づき８０％を
占有する光路制御シートを得、それを用いて偏光部材を
得た。
【００４３】比較例 光路制御シートに代えて、両面が平坦面からなるＴＡＣ
フィルムを用いたほかは実施例１に準じて偏光部材を得
た。
【００４４】評価試験 実施例、比較例で得た偏光部材を市販液晶セルの視認側
に配置して液晶表示装置を形成し、その正面輝度を輝度
計（トプコン社製、ＢＭ−７）にて調べ、比較例の場合
を基準に輝度向上度を求めた。
【００４５】前記の結果を次表に示した。なお表には偏
光部材による偏光度も示した。 辺 長 底面占有率 偏 光 度 輝度向上率 (μm) （％） （％） （％） 実施例１ ３０ ３０ ９９．９ １３０ 実施例２ ５０ ５０ ９９．９ １４０ 実施例３ ５０ ８０ ９９．９ １６０ 比 較 例 − − ９９．９ １００
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）偏光部材例の側面断面図 （ｂ）偏光部材例の平面図
【図２】光学部材例の断面図
【符号の説明】 １：偏光部材（１１：偏光フィルム １３：透明保護層
（光路制御シート） １４：微小突起 １５：透明保護
層） ３：光学層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 泰史 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電 工株式会社内 Ｆターム(参考） 2H042 CA12 CA15 CA17 2H049 BA02 BA06 BA26 BA27 BB03 BB06 BB33 BB43 BB62 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FA31Z FA41Z FB02 FB12 FB13 FC07 FC10 FC14 FC26 FD06 FD10 FD14 GA13 GA16 GA17 HA07 HA10 LA11 LA12

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 錐体状の多数の微小突起を形成した透明
    保護層を偏光フィルムの少なくとも片面に有することを
    特徴とする偏光部材。
  2. 【請求項２】 請求項１において、微小突起の底面が三
    角形、四角形又はその他の多角形である偏光部材。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２において、微小突起がそ
    の底面面積の合計に基づいて透明保護層面の１０〜１０
    ０％を占有する偏光部材。
  4. 【請求項４】 請求項１〜３において、微小突起がその
    底面の面積又は形状に基づいて略同等のもの又は相違す
    るものの組合せからなる偏光部材。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４において、微小突起が頂点
    となす角５５±１０度の四角錐状の突起からなる偏光部
    材。
  6. 【請求項６】 請求項１〜５に記載の偏光部材と、位相
    差フィルム又は輝度向上フィルムの一方又は両方との積
    層体からなることを特徴とする光学部材。
  7. 【請求項７】 ポリマーシートの片面又は両面に、その
    シートを形成するポリマーにて同体に形成された錐体状
    の多数の微小突起を有することを特徴とする光路制御シ
    ート。
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